在Java中的線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

在 Java 中線程的生命周期中一共有 6 種狀態(tài)。New（新創(chuàng)建）；Runnable（可運(yùn)行）；Blocked（被阻塞）；Waiting（等待）；Timed Waiting（計(jì)時(shí)等待）；Terminated（被終止）。如果想要確定線程當(dāng)前的狀態(tài)，可以通過(guò) getState() 方法，并且線程在任何時(shí)刻只可能處于 1 種狀態(tài)。

New 新創(chuàng)建

New 表示線程被創(chuàng)建但尚未啟動(dòng)的狀態(tài)：當(dāng)我們用 new Thread() 新建一個(gè)線程時(shí)，如果線程沒(méi)有開始運(yùn)行 start() 方法，所以也沒(méi)有開始執(zhí)行 run() 方法里面的代碼，那么此時(shí)它的狀態(tài)就是 New。而一旦線程調(diào)用了 start()，它的狀態(tài)就會(huì)從 New 變成 Runnable，也就是狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中中間的這個(gè)大方框里的內(nèi)容。

Runnable 可運(yùn)行

Java 中的 Runable 狀態(tài)對(duì)應(yīng)操作系統(tǒng)線程狀態(tài)中的兩種狀態(tài)，分別是 Running 和 Ready，也就是說(shuō)，Java 中處于 Runnable 狀態(tài)的線程有可能正在執(zhí)行，也有可能沒(méi)有正在執(zhí)行，正在等待被分配 CPU 資源。所以，如果一個(gè)正在運(yùn)行的線程是 Runnable 狀態(tài)，當(dāng)它運(yùn)行到任務(wù)的一半時(shí)，執(zhí)行該線程的 CPU 被調(diào)度去做其他事情，導(dǎo)致該線程暫時(shí)不運(yùn)行，它的狀態(tài)依然不變，還是 Runnable，因?yàn)樗锌赡茈S時(shí)被調(diào)度回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

接下來(lái)，我們來(lái)看下 Runnable 下面的三個(gè)方框，它們統(tǒng)稱為阻塞狀態(tài)，在 Java 中阻塞狀態(tài)通常不僅僅是 Blocked，實(shí)際上它包括三種狀態(tài)，分別是 Blocked(被阻塞）、Waiting(等待）、Timed Waiting(計(jì)時(shí)等待），這三 種狀態(tài)統(tǒng)稱為阻塞狀態(tài)，下面我們來(lái)看看這三種狀態(tài)具體是什么含義。

Blocked 被阻塞

首先來(lái)看最簡(jiǎn)單的 Blocked，從箭頭的流轉(zhuǎn)方向可以看出，從 Runnable 狀態(tài)進(jìn)入 Blocked 狀態(tài)只有一種可能，就是進(jìn)入 synchronized 保護(hù)的代碼時(shí)沒(méi)有搶到 monitor 鎖，無(wú)論是進(jìn)入 synchronized 代碼塊，還是 synchronized 方法，都是一樣。我們?cè)偻铱?，?dāng)處于 Blocked 的線程搶到 monitor 鎖，就會(huì)從 Blocked 狀態(tài)回到Runnable 狀態(tài)。

Waiting 等待

我們?cè)倏纯?Waiting 狀態(tài)，線程進(jìn)入 Waiting 狀態(tài)有三種可能性。

沒(méi)有設(shè)置 Timeout 參數(shù)的 Object.wait() 方法。

沒(méi)有設(shè)置 Timeout 參數(shù)的 Thread.join() 方法。

LockSupport.park() 方法。

Blocked 僅僅針對(duì) synchronized monitor 鎖，可是在 Java 中還有很多其他的鎖，比如 ReentrantLock，如果線程在獲取這種鎖時(shí)沒(méi)有搶到該鎖就會(huì)進(jìn)入 Waiting 狀態(tài)，因?yàn)楸举|(zhì)上它執(zhí)行了 LockSupport.park() 方法，所以會(huì)進(jìn)入 Waiting 狀態(tài)。同樣，Object.wait() 和 Thread.join() 也會(huì)讓線程進(jìn)入 Waiting 狀態(tài)。Blocked 與 Waiting 的區(qū)別是 Blocked 在等待其他線程釋放 monitor 鎖，而 Waiting 則是在等待某個(gè)條件，比如 join 的線程執(zhí)行完畢，或者是 notify()/notifyAll() 。

Timed Waiting 限期等待

在 Waiting 上面是 Timed Waiting 狀態(tài)，這兩個(gè)狀態(tài)是非常相似的，區(qū)別僅在于有沒(méi)有時(shí)間限制，Timed Waiting 會(huì)等待超時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)喚醒，或者在超時(shí)前被喚醒信號(hào)喚醒。

以下情況會(huì)讓線程進(jìn)入 Timed Waiting 狀態(tài)。

設(shè)置了時(shí)間參數(shù)的 Thread.sleep(long millis) 方法；

設(shè)置了時(shí)間參數(shù)的 Object.wait(long timeout) 方法；

設(shè)置了時(shí)間參數(shù)的 Thread.join(long millis) 方法；

設(shè)置了時(shí)間參數(shù)的 LockSupport.parkNanos(long nanos) 方法和 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。

我們?cè)賮?lái)看下如何從這三種狀態(tài)流轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)。

想要從 Blocked 狀態(tài)進(jìn)入 Runnable 狀態(tài)，要求線程獲取 monitor 鎖，而從 Waiting 狀態(tài)流轉(zhuǎn)到其他狀態(tài)則比較特殊，因?yàn)槭紫?Waiting 是不限時(shí)的，也就是說(shuō)無(wú)論過(guò)了多長(zhǎng)時(shí)間它都不會(huì)主動(dòng)恢復(fù)。

只有當(dāng)執(zhí)行了 LockSupport.unpark()，或者 join 的線程運(yùn)行結(jié)束，或者被中斷時(shí)才可以進(jìn)入 Runnable 狀態(tài)。

如果其他線程調(diào)用 notify() 或 notifyAll()來(lái)喚醒它，它會(huì)直接進(jìn)入 Blocked 狀態(tài)，這是為什么呢？因?yàn)閱拘?Waiting 線程的線程如果調(diào)用 notify() 或 notifyAll()，要求必須首先持有該 monitor 鎖，所以處于 Waiting 狀態(tài)的線程被喚醒時(shí)拿不到該鎖，就會(huì)進(jìn)入 Blocked 狀態(tài)，直到執(zhí)行了 notify()/notifyAll() 的喚醒它的線程執(zhí)行完畢并釋放 monitor 鎖，才可能輪到它去搶奪這把鎖，如果它能搶到，就會(huì)從 Blocked 狀態(tài)回到 Runnable 狀態(tài)。

同樣在 Timed Waiting 中執(zhí)行 notify() 和 notifyAll() 也是一樣的道理，它們會(huì)先進(jìn)入 Blocked 狀態(tài)，然后搶奪鎖成功后，再回到 Runnable 狀態(tài)。

當(dāng)然對(duì)于 Timed Waiting 而言，如果它的超時(shí)時(shí)間到了且能直接獲取到鎖/join的線程運(yùn)行結(jié)束/被中斷/調(diào)用了LockSupport.unpark()，會(huì)直接恢復(fù)到 Runnable 狀態(tài)，而無(wú)需經(jīng)歷 Blocked 狀態(tài)。

Terminated 終止

再來(lái)看看最后一種狀態(tài)，Terminated 終止?fàn)顟B(tài)，要想進(jìn)入這個(gè)狀態(tài)有兩種可能。run() 方法執(zhí)行完畢，線程正常退出。出現(xiàn)一個(gè)沒(méi)有捕獲的異常，終止了 run() 方法，最終導(dǎo)致意外終止。

注意點(diǎn)

最后我們?cè)倏淳€程轉(zhuǎn)換的兩個(gè)注意點(diǎn)。線程的狀態(tài)是需要按照箭頭方向來(lái)走的，比如線程從 New 狀態(tài)是不可以直接進(jìn)入 Blocked 狀態(tài)的，它需要先經(jīng)歷 Runnable 狀態(tài)。線程生命周期不可逆：一旦進(jìn)入 Runnable 狀態(tài)就不能回到 New 狀態(tài)；一旦被終止就不可能再有任何狀態(tài)的變化。所以一個(gè)線程只能有一次 New 和 Terminated 狀態(tài)，只有處于中間狀態(tài)才可以相互轉(zhuǎn)換。